[发明专利]用于微纳尺度物质投送及提取的中空悬臂探针

说明书

一种用于微纳尺度物质投送及提取的中空悬臂探针，中空悬臂探针，为扁立方体结构，由漏斗状的探针和管状的悬臂梁组成，其中：悬臂梁与探针内部中空且相连通以输送物质，即以悬臂梁的一端为始端、探针的针尖开口一端为末端，通过在始端施加正压或负压，实现从末端吸入或投送物质至试样表面。本发明以MEMS技术对传统悬臂梁与探针施以恰当改造，则可取得具有物质投送及提取功能的新结构，即将带有输送通道的悬臂梁与探针的组合结构“中空悬臂探针”。本发明通过与试样表面相吸引或排斥而反映出试样的表面形貌信息。

技术领域

本发明涉及的是一种微纳米领域的技术，具体是一种用于微纳尺度物质投送及提取的中空悬臂探针，实现微纳尺度的物质投送及提取。

背景技术

原子力显微镜(Atomic Force Microscope，AFM)作为物体表面结构的分析仪器，依靠微型力敏元件与样品表面发生原子级的相互作用，并通过传感器将之转化为可检测与处理的电信号，实现了对样品表面形貌及性质的观测；其分辨率可精至纳米级、能提供三维表面图、且不要求真空的实验环境或对样品做特殊处理，已在生物技术、转化医学等工业与研究领域得到广泛应用。原子力显微镜的核心部分是其作为力敏元件的悬臂梁与探针，此部分亦决定了机器整体的使用性能及具体工作模式。

微电子机械系统(Micro Electro Mechanical System，MEMS)是微电子技术与微加工技术的结合，在微纳尺度上制作与加工机械结构；其成熟的体微机械加工技术可选择性地以腐蚀剂去除衬底、取得具有特定形貌的微机械元件，从其面向的尺度及适用的材料上来说都是制作原子力显微镜悬臂梁与探针部分的理想工艺。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种用于微纳尺度物质投送及提取的中空悬臂探针，以MEMS技术对传统悬臂梁与探针施以恰当改造，则可取得具有物质投送及提取功能的新结构，即将带有输送通道的悬臂梁与探针的组合结构“中空悬臂探针”。本发明通过与试样表面相吸引或排斥而反映出试样的表面形貌信息，简言之即观测；为了在既有原子力显微镜观测功能的基础上实现相应尺度的物质投送及提取。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种中空悬臂探针的制备方法，通过在基底表面通过各向异性腐蚀得到带有悬臂梁的四棱锥形凹洞，然后将一覆盖层置于凹洞上方并进行低温氧化沉积，最后去除凹洞底部多余基底并以光刻蚀工艺弭去凹洞洞口及悬臂梁另一端，得到中空悬臂探针。

所述的各向异性腐蚀，具体是指：在基底表面以反应离子刻蚀(RIE)工艺蚀去传统探针的悬臂梁轮廓，在此轮廓一端附近利用KOH的各向异性腐蚀产生一个四棱锥形凹洞。

所述的覆盖层的下表面与基底的上表面的间距，即两者不相接触且最近距离为1微米。

所述的覆盖层采用但不限于硅片。

所述的基底采用但不限于硅片。

所述的去除采用单不限于以卤素气体(F₂或Cl₂气体)将多余基底除去。

本发明涉及上述方法制备得到的中空悬臂探针，为扁立方体结构，由漏斗状的探针和管状的悬臂梁组成，其中：悬臂梁与探针内部中空且相连通以输送物质。

所述的中空悬臂探针中梁的部分边长为～80μm长×～10μm宽×～2μm厚，内径为与外径的长宽差异在整体尺度上可以忽略，腔体厚度约1μm，针尖口径为～500nm。

本发明涉及上述方法制备得到的中空悬臂探针的应用，以悬臂梁的一端为始端、探针的针尖开口一端为末端，通过在始端施加正压或负压，实现从末端吸入或投送物质至试样表面。

技术效果